植物花粉管、细胞核不在顶端也能到达胚珠

横滨市立大学等的研究小组发现，植物用雌蕊授粉后，花粉管发现即使在前端不存在掌管基因表达的细胞核的状态下也能继续生长，到达成为种子的胚珠。花粉管使用了多用于实验的模式植物拟南芥，推翻了因细胞核位于尖端而伸长的传统常识。在被子植物中，花粉到达雌蕊前端部的柱头时，花粉管会伸向胚珠。花粉管的细胞核分为花粉管主体的核“营养核”和相当于精子的精细胞的核“精核”两种。花粉管被认为是在细胞核中表达和延伸的，但很难在不破坏花粉管的情况下验证其结构。

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左边是植物受精的示意图。右边是拟南芥授粉后雌蕊(剥去子房壁的状态)的照片。由此可知花粉管(染色为淡绿)进入胚珠中的情况(以横滨市立大学、该大木原生物学研究所提供的图像为基础制作)

因此，研究小组首先着眼于精细胞缺乏细胞壁的成分。如果表达了成分中过剩制造多糖的一种“卡路里”的基因，精细胞就会停留在花粉管的根部，不再移动到顶端。另外，使用显示营养核停留在根部异常的变异体，通过在变异体中表达过剩合成卡路里的基因，制作出了精细胞和营养核都停留在根部，前端部完全没有细胞核的花粉管。花粉管延伸后，管内形成隔壁，前端部分断开。因此，如果细胞核留在根部，前端部就不能供给基因表达的产物。但是，在这种情况下，花粉管仍与正常的一样持续生长，顺利到达胚珠。发现花粉管不依赖细胞核而具有到达胚珠的潜能。

各种花粉管。 (1)正常情况下，(2)在营养核停留在根部的变异体中表达了卡路里过剩的基因，(3)在营养核停留在根部的变异体中表达了卡路里过剩的基因。 (4)但是有所增长(横滨市立大学提供)

研究小组的横滨市立大学木原生物学研究所的丸山大辅助教授(植物生殖学)说:“由于有隔壁，新的基因产物应该不能从根部走到前端。花粉管在伸长之前，由细胞核的基因制造出必要的蛋白质，嵌入花粉管的前端并维持，花粉管就能延伸下去吧。相当惊讶。”。据悉，受此成果的影响，今后有望查明精细胞在花粉管内移动的结构等。另外丸山助教还说:“比被子植物低等的植物会像动物一样生成精子，然后使用鞭毛或纤毛游泳。被子植物在进化过程中不知为何放弃了它，取而代之的是建立了延伸花粉管的系统。也有助于理解其结构”。研究小组由横滨市立大学、立命馆大学、名古屋大学等组成。成果在英国科学杂志《自然通讯》上于4月22日刊登，横滨市立大学等在23日发表。研究是在科学技术振兴机构( JST )战略性创造研究推进事业、日本学术振兴会科学研究费资助事业、笹川科学研究资助等支援下进行的

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开发花粉管简单的基因调控方法

名古屋大学研究生院理学研究科的水多阳子研究员们开发了只向植物的花粉管中就能抑制特定基因作用的简单方法。可以期待用不使用基因重组的方法，在植物的基因分析和新品种制作(育种)等方面得到广泛应用。作为JST课题达成型基础研究的一环，这是“ERATO东山现场电子学项目”(研究总结东山哲也名古屋大学教授)的成果，论文最近将在英国科学杂志《工厂期刊(植物杂志)》上发表。在被子植物中，花粉附着在雌蕊上之后发芽，花粉管延伸，受精生成种子。花粉管不伸张，受精就不能成立。水先生等人以最佳浓度向培养基中添加了分别抑制与拟南芥花粉管伸长等相关的3种基因的硫化反义寡基因( s -化寡聚)。在那里培养花粉的话，用s化寡聚瞄准的特定基因的作用被抑制，花粉管不能充分延伸，前端产生分枝和绳结。 s -化寡聚进入花粉中，有效地发挥了作用。该方法只需要向培养基中添加与特定基因对应的s化寡聚物。优点是不依赖基因重组，可以分析植物的基因。结果也很快就会知道。水多先生说:“这是既便宜又简单的基因控制法。如果下功夫的话，什么植物都可以使用吧。成为分析感兴趣基因的作用的重要方法。因为没有使用基因重组，所以即使应用于农作物的育种，也很容易作为食品被接受。

”

图1 .拟南芥花和雌蕊的内部结构

图2 .利用s化寡聚抑制花粉管内基因表达的原理

图3 .加入抑制3种基因的s化寡聚时花粉管伸长的抑制和紊乱。在上面照片中不含s化寡聚的培养基中，花粉管是笔直延伸的

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